アルツハイマー病：合成タンパク質は有毒なベータアミロイドをブロックします
アルツハイマー病は、ベータアミロイドタンパク質の有毒なクラスターが脳細胞に集まる容赦ない病気です。現在、科学者たちは、ベータアミロイドをその初期の最も有害な段階でブロックすることができる合成ペプチド、または小さなタンパク質を設計しました。
23アミノ酸しかない合成ペプチドは、アルファシートと呼ばれる構造に折りたたまれます。シートは、ベータアミロイドの初期段階の小さな塊に結合し、それらがより大きな塊を形成するのを防ぎます。
シアトルにあるワシントン大学（UW）と米国の他の研究センターのチームが、合成ペプチドを設計および製造し、細胞や動物でテストしました。
テストは、ペプチドのアルファシートが培養ヒト脳細胞におけるベータアミロイドの毒性影響を減少させることを示しました。シートはまた、アルツハイマー病の動物モデルにおけるベータアミロイドの初期形態をブロックしました。
ザ・ 国立科学アカデミーの議事録 間もなく研究に関する論文を特集する予定です。
研究者らは、この発見が、毒性のあるベータアミロイドを初期の形で取り除く治療につながる可能性があると述べています。彼らはまた、症状が現れる前にアルツハイマー病を診断するための検査の基礎としてペプチドを使用する可能性を見ています。
ベータアミロイドの形態
有毒なベータアミロイドは、アルツハイマー病の際立った特徴です。しかし、ベータアミロイドのすべての形態が有毒であるわけではありません。脳細胞、またはニューロンは、モノマーと呼ばれる単純な形でタンパク質を作ります。ベータアミロイドのモノマー形態は、脳細胞で不可欠な仕事を実行します。
ただし、アルツハイマー病の人では、ベータアミロイドモノマーがクラスター化してオリゴマーになり、最大12個のモノマーを含むことができます。
タンパク質沈着物の形成は、タンパク質がその仕事をするのに必要な形に適切に折りたたまれないという病気の典型的な特徴です。
アルツハイマー病では、オリゴマーはより長い形状に成長し続け、最終的にははるかに大きな沈着物またはプラークを形成します。
当初、科学者たちは、プラークが記憶喪失や思考能力の喪失などのアルツハイマー病の症状を引き起こす最も毒性の高いベータアミロイドであると考えていました。
しかし、証拠が増えているため、ベータアミロイドの初期のオリゴマー段階が脳細胞に対して最も毒性が高い可能性が高いことを示唆する専門家が増えています。
合成ペプチドはオリゴマーを標的とします
研究者らは、オリゴマー形成段階にあるベータアミロイドを標的とする合成ペプチドアルファシートを設計しました。
「これは、毒性オリゴマーによって形成される[ベータアミロイド]の特定の構造を標的にすることについて」、ワシントン大学の生物工学の教授である対応する研究著者のヴァレリー・ダゲットは言います。
この研究は、「生物学的に活性なモノマーを無傷のまま」、毒性のある形態をとるため、ベータアミロイドの構造を「補完」する構造を持つ合成ペプチドアルファシートを考案することが可能であることを示しています。
細胞内でタンパク質を作るプロセスは、最終的には多様な3D形状の分子を生成します。この最初の段階では、長いチェーンをいくつかの基本的な形状の1つに折り畳みます。
Daggett教授のチームは、コンピューターでのタンパク質の生成をシミュレートした初期の研究で、そのような基本的な形状の1つであるアルファシートを発見しました。
最近の研究では、ベータアミロイドオリゴマーは、より長い塊やプラークを形成するため、アルファシートの形状を採用していることが明らかになっています。
また、合成ペプチドアルファシートはベータアミロイドオリゴマーアルファシートにのみ結合し、これがそれらの毒性を中和することも示しています。
ベータアミロイドオリゴマーの大幅な低下
チームは、従来の最先端の分光器を使用して、ベータアミロイドが培養ヒト脳細胞内でモノマーからオリゴマー、プラークへとどのように進行するかを観察しました。
彼らはまた、オリゴマーがプラークよりも脳細胞に有害であることを確認しました。この発見は、アルツハイマー病のない人々の脳にベータアミロイド斑を発見した研究を裏付けています。
チームは、アルツハイマー病のマウスモデルからの脳組織のサンプルを合成ペプチドのアルファシートで処理すると、ベータアミロイドオリゴマーが82％減少することを示しました。
さらに、生きているマウスを合成ペプチドのアルファシートで処理すると、24時間以内にベータアミロイドオリゴマーレベルが40％減少しました。
チームはまた、アルツハイマー病の別の一般的なモデルであるワームの実験も行いました。 Caenorhabditis elegans。これらは、合成ペプチドのアルファシートによる治療がベータアミロイドによる麻痺を遅らせることができることを示しました。
処理されたワームはまた、ベータアミロイドを生成するバクテリアを食べたときに発生する腸の損傷が少ないことを示しました。
最後に、研究者らは、合成ペプチドのアルファシートを使用してベータアミロイドオリゴマーのレベルをテストすることが可能であることを示しました。
Daggett教授と彼女のチームは、ベータアミロイドオリゴマーをさらに効果的に中和できるものを見つけるために、合成ペプチドアルファシートの新しいバージョンをすでに実験しています。
「[ベータアミロイド]は間違いなくアルツハイマー病で主導的な役割を果たしていますが、歴史的に老人斑に注目が集まっていますが、代わりにアミロイドベータオリゴマーがニューロンを破壊する毒性物質であることがますます多くの研究で示されています。」
ヴァレリー・ダゲット教授
